Hvordan skal jeg gå for å lage et varmeapparat fra batterier (AA / AAA / 9V / C / D vil noen gjøre) som varer så lenge som mulig (jo lengre varer jo bedre)?
Jeg har sett dette innlegget . Men det varer bare 45 minutter og virker ikke veldig effektivt. Er det noen måte at jeg kan få varmeren til å vare lenge? Kanskje ved å gjøre at den ikke varmes opp så varm?
Jeg trenger å ha noe varme opp til \ $ 60 ^ {\ circ} \ $ F deg (for eksempel hvis et rør er på \ $ 30 ^ {\ circ} \ $ F deg, vil jeg varme det opp til \ $ 60 ^ {\ circ} \ $ F ).
Kommentarer
- Hvor mye trenger det å varme opp? Det bestemmer stort sett alt annet.
- 50- 60 grader for eksempel (ikke veldig varmt jeg vet) Takk for svaret
- Er det 50-60 over omgivelsene, eller et måltemperaturområde? F / C?
- Kan du bruke kjemisk energi direkte for å varme opp røret ditt? For eksempel kan et alkalisk AA-batteri inneholde 6 Watt-timer energi. Et enkelt te-lys, til sammenligning, sies å frigjøre 150 Wh når det brennes.
- hvor stort er et rør?
Svar
Min magefølelse er at å bruke den slags batteri til å skape mer enn en håndvarmer er ikke veldig praktisk. For å få et estimat om ideen om en batteridrevet varmeapparat er gjennomførbar, må du se på energien som trengs:
Når du varmer opp ting, brukes energien til å gjøre to ting:
-
heve temperaturen: for å varme opp 1 kg vann fra 30 ° F til 60 ° F trenger du følgende energi: (4180 J / K) * 16,7K = 70KJ (varmekapasitet ganger temperaturdifferanse i Kelvin). For referanse: Et alkalisk AA-batteri har omtrent 9360J ( kilde ). Du kan erstatte dine egne data for f.eks. din rør (vannfylt?) kombinasjon for å få resultatet for søknaden din.
-
erstatte varmen som går tapt på grunn av dårlig isolasjon: Hvis f.eks. røret ditt er varmere enn omgivelsestemperaturen, det blir kaldere. Her kan du også beregne energien som går tapt på denne måten: P = (Temperaturforskjell) / (termisk motstand) med P som den tapte varmen målt i W (= J / s)
Jeg vil begynne med å plugge inn tallene for del 1 og deretter legge til et estimat for del 2 («hvis jeg bruker isolasjon X, hvor mye energi trenger jeg for å ha temperaturen konstant for tiden X?»). Sammenlign deretter energien som trengs med mengden lagret i batteritypen du vil bruke.
Jeg tror du kan anta ganske mye 100% effektivitet, men bedre hvis batteriene er varme, ellers leverer de ikke full effekt.
Svar
Formelen for å beregne energien som trengs for å varme opp noe er: Q = masse * spesifikk varme * temperaturforskjell. Starttemperaturen er ikke nødvendigvis nødvendig, bare forskjellen. I ditt tilfelle vil det være omtrent 17 grader celsius (beklager, metrisk system her borte). Så for å varme opp 10 g aluminium, trenger du Q = 0,01 kg * 0,91 kJ / kg * 17 = 154,7 J (Husk at 10 g aluminium bare veier omtrent 2 gram mer enn en mynt på en dollar – så det er ikke veldig mye)
Jeg tror at med et veldig effektivt oppsett kan du ta dette til omtrent tre til fire timer. (2.300mAh * 1.5V = 3.5Wh, tid avhengig av utgangsstrømmen og maksimal effekt på batteriet).
Når det gjelder spørsmålet ditt hvordan du får det til å vare lenger: Bruk en veldig effektiv motstand (nesten 100% effektivitet) varmebatteri og en PID-kontroller (eller til og med, hvis du vil utelate den integrerte delen, en PD-kontroller) for å kontrollere oppvarmingen. Wikipedia har ganske gode artikler om PID-Controllers.
Du kan bruke en arduino eller en annen mikrokontroller til å implementere dette. Husk å holde deg energieffektiv, så en arduino er sannsynligvis ikke det beste valget med alle eksterne enheter. Kanskje prøve en enkel AtMega 168-brikke i stedet. Denne veiledningen kan være nyttig: http://interface.khm.de/index.php/lab/interfaces-advanced/sleep_watchdog_battery/